Ativando Clusters para IPv4 e IPv6

Descubra o que você precisa saber sobre os endereços IPv4 e IPv6 ao usar o Kubernetes Engine (OKE).

Ao usar o Kubernetes Engine para criar clusters do Kubernetes (versão 1.29 ou posterior), você especifica qual família de endereços IP usar ao alocar endereços IP para permitir a comunicação com o cluster e dentro do cluster. Você pode especificar:

apenas a família de endereços IPv4
a família de endereços IPv4 e IPv6

Sobre o IPv4

O protocolo de internet IPv4 é um padrão para identificar dispositivos em uma rede atribuindo um endereço IP exclusivo a cada dispositivo. IPv4 tem um espaço de endereço de 32 bits (2³²), que fornece mais de 4,2 bilhões de endereços IP exclusivos. Um endereço IPv4 é um valor de 32 bits, geralmente formatado como quatro segmentos de 8 bits (conhecidos como octetos) separados por um ponto, em que cada segmento é um valor decimal entre 0 e 255. Por exemplo: 203.0.113.2.

Um endereço IPv4 tem duas partes, uma parte da rede (ou 'prefixo') para identificar uma rede e uma parte do host para identificar um dispositivo individual nessa rede. Quanto do endereço IPv4 está disponível para uso, pois a parte da rede é indicada por um sufixo CIDR anexado ao endereço IPv4 após um caractere de barra. Por exemplo, /24 indica que os primeiros 24 bits (os três primeiros segmentos de oito bits) do endereço IPv4 formam a parte da rede do endereço, deixando os 8 bits restantes (o segmento final) disponíveis para formar a parte do host do endereço.

Tomando 203.0.113.2/24 como exemplo:

203.0.113 é a parte da rede (ou "prefixo") do endereço
.2 é a parte anfitriã do endereço
203.0.113.2 é o endereço de um dispositivo individual
203.0.113.0/24 é um 'bloco CIDR', que representa toda a faixa de endereços que podem compartilhar o mesmo prefixo de rede. Nesse caso, o bloco CIDR inclui todos os endereços IP entre 203.0.113.0 e 203.0.113.255

A proliferação de dispositivos conectados à Internet está esgotando o pool de endereços IPv4 disponíveis e é uma das razões para a adoção em larga escala do IPv6.

Sobre o IPv6

IPv6 é o sucessor de IPv4 e tem um espaço de endereço muito maior de 128 bits (2¹²⁸), que fornece endereços IP exclusivos de 3,4 x 10³⁸. Um endereço IPv6 é um valor de 128 bits, formatado como oito grupos de 16 bits (conhecidos como hectets), separados por dois-pontos, em que cada grupo é um valor hexadecimal entre 0000 e ffff. Por exemplo, 2001:0db8:0123:1111:abcd:ef01:2345:6789.

Um endereço IPv6 tem duas partes, uma parte da rede (ou 'prefixo') para identificar uma rede e uma parte do host para identificar um dispositivo individual nessa rede. Quanto do endereço IPv6 está disponível para uso, pois a parte da rede é indicada por um sufixo CIDR anexado ao endereço IPv6 após um caractere de barra. Por exemplo, /64 indica que os primeiros 64 bits (os primeiros quatro grupos de 16 bits) formam a parte da rede do endereço, deixando os 64 bits restantes (os segundos quatro grupos de 16 bits) disponíveis para formar a parte do host do endereço.

Tomando 2001:0db8:0123:1111:abcd:ef01:2345:6789/64 como exemplo:

2001:0db8:0123:1111 é a parte da rede (ou "prefixo") do endereço
abcd:ef01:2345:6789 é a parte do host do endereço
2001:0db8:0123:1111:abcd:ef01:2345:6789 é o endereço de um dispositivo individual
2001:0db8:0123:1111:0000:0000:0000:0000/64 é um 'bloco CIDR', que representa todo o intervalo de endereços que podem compartilhar o mesmo prefixo de rede. Nesse caso, o bloco CIDR inclui todos os endereços IP entre 2001:0db8:0123:1111:0000:0000:0000:0000 e 2001:0db8:0123:1111:ffff:ffff:ffff:ffff

O espaço de endereço IPv6 é organizado em categorias, como a categoria unicast A categoria unicast inclui:

Endereços unicast globais (GUAs), que são globalmente exclusivos e roteáveis pela Internet.
Endereços unicast locais únicos (ULAs), que são para comunicação local dentro de uma rede.

Além de ter um espaço de endereço muito maior que resolve o problema de exaustão de endereço IPv4, IPv6 tem outros benefícios em relação a IPv4, incluindo:

IPv6 é mais seguro que IPv4, com suporte integrado para criptografia e autenticação de dados.
IPv6 oferece roteamento mais eficiente que IPv4.
O IPv6 oferece velocidades de transmissão de dados mais rápidas do que o IPv4.

Suporte do OCI para IPv6

O Oracle Cloud Infrastructure suporta endereçamento IPv4 e endereçamento IPv6.

As VCNs do OCI suportam endereçamento somente IPv4 e endereçamento IPv4 e IPv6 de 'pilha dupla'. Cada VCN sempre tem pelo menos um IPv4 CIDR privado e você pode ativar IPv6 durante a criação da VCN. Você também pode adicionar um prefixo IPv6 a uma VCN somente IPv4 ao ativar o IPv6. Ao criar uma sub-rede de uma VCN ativada para IPv6, você pode permitir que a sub-rede tenha:

Somente endereços IPv4 (conhecidos como sub-rede IPv4 de pilha única)
endereços IPv4 e IPv6 (chamados de sub-rede IPv4/IPv6 de pilha dupla)
Somente endereços IPv6 (conhecidos como sub-rede IPv6 de pilha única)

Uma VCN ativada para IPv6 pode ter uma mistura de sub-redes IPv4 de pilha única, sub-redes IPv6 de pilha única e sub-redes IPv4/IPv6 de pilha dupla.

Para obter mais informações sobre IPv6 e OCI em geral, consulte IPv6 Addresses.

Suporte do Kubernetes para IPv4 e IPv6

O Kubernetes fornece suporte para rede IPv4 de pilha única, rede IPv6 de pilha única ou rede de pilha dupla.

Para obter mais informações sobre o suporte a IPv4 e IPv6 no Kubernetes, consulte IPv4/IPv6 dual-stack na documentação do Kubernetes.

Suporte do Kubernetes Engine para IPv4 e IPv6

Em versões anteriores do Kubernetes Engine (com suporte a clusters que executam versões do Kubernetes anteriores à versão 1.29), você só pode criar clusters ativados para IPv4. Em um cluster ativado para IPv4, o ponto final da API do Kubernetes do cluster, o balanceador de carga, os nós de trabalho e os pods e serviços em execução no cluster recebem endereços IPv4. A comunicação com o cluster e dentro do cluster usa somente o endereçamento IPv4 (qualquer endereço IPv6 designado é ignorado).

Em versões do Kubernetes Engine que suportam clusters que executam o Kubernetes versões 1.29 ou posteriores, você pode criar:

IPv4 clusters de pilha única, ativados somente para IPv4.
Clusters de pilha dupla IPv4/IPv6, ativados para IPv4 e IPv6 (às vezes chamados simplesmente de clusters de pilha dupla).

Ao criar um cluster, você especifica a família de endereços IP do cluster:

Se você especificar apenas IPv4 como família de endereços IP do cluster, crie um cluster de pilha única IPv4.
Se você especificar IPv4 e IPv6 como famílias de endereços IP do cluster, crie um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6.

Ao criar um cluster de pilha única IPv4, você pode especificar uma VCN ativada para IPv4 para o cluster ou pode especificar uma VCN ativada para IPv4 e IPv6.

Ao criar um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6, a VCN especificada para o cluster deve ser ativada para IPv4 e IPv6. Além disso, para criar um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6:

Os nós de plano de controle e os nós de trabalho devem estar executando o Kubernetes versão 1.29 ou posterior.
Os nós de trabalho devem se basear em uma imagem do OKE com um número de build 754 ou superior.
Qualquer sub-rede IPv4/IPv6 de pilha dupla especificada para o ponto final da API do Kubernetes, o balanceador de carga, os nós de trabalho e a comunicação de pod devem ser sub-redes públicas.
O cluster deve ser um novo cluster ou um "cluster nativo da VCN". Ou seja, um cluster que tem seu ponto final de API do Kubernetes integrado à sua própria VCN (consulte Migrando para Clusters Nativos da VCN). Os clusters com pontos finais da API do Kubernetes que não estão integrados à sua própria VCN não podem ser clusters de pilha dupla IPv4/IPv6.

Criando clusters de pilha única IPv4 e clusters de pilha dupla IPv4/IPv6

Ao criar um cluster, você especifica a família de endereços IP do cluster como apenas IPv4 ou como IPv4 e IPv6.

Você pode criar clusters de pilha única IPv4 e clusters de pilha dupla IPv4/IPv6 usando:

a Console: Use Criar workflow Personalizado para criar o cluster. As famílias de endereços IP do cluster são inferidas das seleções feitas.

a CLI: Use o comando oci ce cluster create para criar o cluster e incluir o parâmetro --ip-families para especificar explicitamente as famílias de endereços IP do cluster, no formato:

 oci ce cluster create --compartment-id <compartment-ocid> --kubernetes-version <kubernetes-version> --name <cluster-name> --vcn-id <vcn-ocid> --ip-families='["<ip-family-1>", "<ip-family-2>"]' [OPTIONS]

Por exemplo:

oci ce cluster create --compartment-id ocid1.compartment.oc1..aaaaaaaay______t6q --kubernetes-version v1.31.1 --name Finance-Cluster --vcn-id ocid1.vcn.oc1.iad.aaaaaae___yja --ip-families='["IPv4", "IPv6"]'

a API: Execute a operação CreateCluster para criar o cluster e especificar as famílias de endereços IP do cluster.

Recursos e endereços IP relacionados ao cluster

O ponto final da API do Kubernetes, os nós de trabalho e a comunicação de pod de um cluster herdam a família de endereços IP especificada para o cluster. Portanto, em um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6, o ponto final da API do Kubernetes, os nós de trabalho e a comunicação de pod usam a família de endereços IPv4 e a família de endereços IPv6.

As sub-redes especificadas para o ponto final da API do Kubernetes do cluster, para seus nós de trabalho e para comunicação de pod devem ser compatíveis com a família de endereços IP do cluster da seguinte forma:

Um cluster de pilha única IPv4 é compatível com uma sub-rede de pilha única IPv4 e com uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6. Portanto, você pode especificar uma sub-rede de pilha única IPv4 ou uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6, para o ponto final da API do Kubernetes do cluster, para seus nós de trabalho e para comunicação de pod.
Um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6 só é compatível com uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6. Portanto, você deve especificar uma sub-rede pública de pilha dupla IPv4/IPv6 para o ponto final da API do Kubernetes do cluster, para seus nós de trabalho e para comunicação de pod. Você não pode especificar uma sub-rede de pilha única IPv4 para o ponto final da API do Kubernetes de um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6, para seus nós de trabalho e para comunicação de pod.

Tendo sub-redes especificadas para o ponto final da API do Kubernetes do cluster, nós de trabalho e comunicação de pod compatíveis com a família de endereços IP do cluster:

Se você selecionar uma sub-rede IPv4 de pilha única para o recurso, o recurso receberá apenas um endereço IPv4.
Se você selecionar uma sub-rede IPv4/IPv6 de pilha dupla para o recurso, o recurso receberá um endereço IPv4 e um endereço IPv6.

Observe o seguinte:

Você pode especificar a família de endereços IP do balanceador de carga de um cluster independentemente da família de endereços IP do cluster. Por exemplo, você pode criar um balanceador de carga de pilha dupla IPv4/IPv6 para um cluster de pilha única IPv4 (consulte Especificando Famílias de Endereços IP para Balanceadores de Carga e Balanceadores de Carga de Rede).
Qualquer sub-rede IPv4/IPv6 de pilha dupla especificada para o ponto final da API do Kubernetes, balanceador de carga, nós de trabalho e comunicação de pod deve ser uma sub-rede pública. A sub-rede pública requer um gateway NAT para endereçamento IPv4 e um gateway de internet para endereçamento IPv6.
Se vários prefixos IPv6 forem designados a uma sub-rede IPv4/IPv6 de pilha dupla, o Kubernetes Engine usará o primeiro prefixo IPv6 definido para a sub-rede.
O Kubernetes Engine suporta prefixos GUA e ULA IPv6.

Política adicional do serviço IAM para acessar recursos com endereços IPv6

Para permitir que um cluster use endereços IPv6 para acessar recursos, inclua uma instrução de política semelhante à seguinte em uma política do serviço IAM:

Allow any-user to use ipv6s in compartment <compartment-ocid-of-network-resources> where all { request.principal.id = '<cluster-ocid>' }

Endereços IP do ponto final da API do Kubernetes

O ponto final da API do Kubernetes de um cluster herda a família de endereços IP especificada para o cluster. Portanto, em um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6, o ponto final da API do Kubernetes usa a família de endereços IPv4 e a família de endereços IPv6.

Portanto, especifique uma sub-rede para o ponto final da API do Kubernetes compatível com a família de endereços IP do cluster:

Quando você especifica uma sub-rede para o ponto final da API do Kubernetes que é configurada para suportar o endereçamento IPv4 (uma sub-rede de pilha única IPv4 ou uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6), um endereço IPv4 disponível na sub-rede é automaticamente designado ao ponto final da API do Kubernetes como um endereço privado.
Para designar um endereço público IPv4 ao ponto final da API do Kubernetes, especifique uma sub-rede pública para o ponto final da API do Kubernetes que esteja configurado para suportar o endereçamento IPv4 (uma sub-rede de pilha única IPv4 ou uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6). Tendo especificado uma sub-rede pública desse tipo, se você especificar que deseja designar um endereço IPv4 público, um endereço IPv4 disponível na sub-rede será designado automaticamente ao ponto final da API do Kubernetes como endereço público.
Para designar um endereço IPv4 e um endereço IPv6 ao ponto final da API do Kubernetes, especifique uma sub-rede pública de pilha dupla IPv4/IPv6 para o ponto final da API do Kubernetes. Um endereço IPv4 disponível e um endereço IPv6 na sub-rede são designados automaticamente ao ponto final da API do Kubernetes.

Observe que a família de endereços da sub-rede especificada para o ponto final da API do Kubernetes deve ser compatível com a família de endereços IP do cluster. Um cluster de pilha única IPv4 é compatível com uma sub-rede de pilha única IPv4 e uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6. Um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6 só é compatível com uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6.

Endereços IP do Balanceador de Carga

Por padrão, o balanceador de carga de um cluster herda a família de endereços IP especificada para o cluster. Portanto, em um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6, o balanceador de carga usa a família de endereços IPv4 e a família de endereços IPv6.

Especifique uma sub-rede para o balanceador de carga do cluster da seguinte forma:

Para designar apenas um endereço IPv4 ao balanceador de carga, especifique uma sub-rede de pilha única IPv4 ou uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6. Um endereço IPv4 disponível na sub-rede é designado automaticamente ao balanceador de carga.
Para designar um endereço IPv4 e um endereço IPv6 ao balanceador de carga, especifique uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6. Um endereço IPv4 disponível e um endereço IPv6 na sub-rede são designados automaticamente ao balanceador de carga.

Observe que a família de endereços da sub-rede especificada para um balanceador de carga não precisa ser compatível com a família de endereços IP do cluster. Você pode criar um balanceador de carga de pilha dupla IPv4/IPv6 para um cluster de pilha única IPv4 (consulte Especificando Famílias de Endereços IP para Balanceadores de Carga e Balanceadores de Carga de Rede).

Para obter mais informações, consulte:

Endereços IP do nó de trabalho

Os pools de nós e os nós de trabalho de um cluster herdam a família de endereços IP especificada para o cluster. Portanto, em um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6, um pool de nós e seus nós de trabalho usam a família de endereços IPv4 e a família de endereços IPv6.

Portanto, especifique uma sub-rede para os nós de trabalho que seja compatível com a família de endereços IP do cluster:

Para designar apenas endereços IPv4 a nós de trabalho, especifique uma sub-rede de pilha única IPv4 ou uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6 para o pool de nós. Os endereços IPv4 disponíveis na sub-rede são designados automaticamente aos nós de trabalho.
Para designar endereços IPv4 e endereços IPv6 aos nós de trabalho, especifique uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6 para o pool de nós. Os endereços IPv4 e IPv6 disponíveis na sub-rede são designados automaticamente aos nós de trabalho.

Observe que a família de endereços da sub-rede especificada para nós de trabalho deve ser compatível com a família de endereços IP do cluster. Um cluster de pilha única IPv4 é compatível com uma sub-rede de pilha única IPv4 e uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6. Um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6 só é compatível com uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6.

Endereços IP de comunicação do pod

Um pod de cluster usa a família de endereços IP especificada para o cluster para comunicação de pod. Portanto, em um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6, a comunicação de pod usa a família de endereços IPv4 e a família de endereços IPv6.

Portanto, especifique uma sub-rede para comunicação de pod compatível com a família de endereços IP do cluster:

Se você quiser que os pods tenham e usem apenas endereços IPv4, especifique uma sub-rede de pilha única IPv4 ou uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6. Os endereços IPv4 disponíveis na sub-rede são designados automaticamente aos pods.
Se você quiser que os pods tenham e usem os endereços IPv4 e IPv6, especifique uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6. Os endereços IPv4 e IPv6 disponíveis na sub-rede são designados automaticamente aos pods.

Observe que a família de endereços da sub-rede especificada para comunicação de pod deve ser compatível com a família de endereços IP do cluster. Um cluster de pilha única IPv4 é compatível com uma sub-rede de pilha única IPv4 e uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6. Um cluster de pilha dupla IPv4/IPv6 só é compatível com uma sub-rede de pilha dupla IPv4/IPv6.

Observação

Considerações Adicionais sobre a Configuração de Rede do Pod

Ao configurar a comunicação do pod em um ambiente IPv4 ou IPv6, determinadas definições de host podem afetar o encaminhamento de tráfego. Especificamente, os seguintes parâmetros do kernel podem ser desativados (definidos como 0), afetando o tráfego da rede de pods para suas respectivas famílias de endereços IP:

/proc/sys/net/ipv4/ip_forward (para tráfego de pods IPv4)
/proc/sys/net/ipv6/conf/all/forwarding (para tráfego de pods IPv6)

Se essas definições estiverem desativadas, a comunicação de pod para a família de endereços IP correspondente não poderá atravessar as interfaces de rede do host. São feitas tentativas de ativar esses parâmetros definindo seus valores como 1, garantindo o encaminhamento de tráfego de pod adequado para IPv4 e IPv6. No entanto, configurações de host personalizadas (por exemplo, arquivos em /etc/sysctl.d/) podem substituir essas configurações, levando a interrupções de rede.

Se você observar problemas com a comunicação do pod, como tráfego não sendo encaminhado entre pods ou de pods para o host, verifique os valores dos parâmetros do kernel relevantes. Certifique-se de que eles estejam definidos como 1 para a família de endereços IP afetados. Ajuste qualquer configuração conflitante em /etc/sysctl.d/ ou arquivos relacionados para resolver o problema.

Implantando serviços em clusters ativados para IPv4 e clusters ativados para IPv6

Quando você implanta um serviço em um cluster do Kubernetes, o serviço recebe um endereço IP (e uma família de endereços) da faixa de IPs do cluster de serviço do cluster. Uma faixa de IPs de cluster de serviço é uma faixa de endereços IP dos quais os endereços IP virtuais (ClusterIPs) podem ser designados a serviços, permitindo que os serviços sejam acessados no cluster. Um cluster do Kubernetes pode ter:

apenas uma faixa de IPs do cluster de serviço IPv4
uma faixa de IPs do cluster de serviço IPv4 e uma faixa de IP do cluster de serviço IPv6

O Kubernetes Engine cria faixas de IP do cluster de serviço para um cluster de acordo com as famílias de endereços IP especificadas quando você definiu o cluster:

Se você tiver especificado IPv4 como a família de IPs do cluster, o Kubernetes Engine criará uma faixa de IPs do cluster de serviço IPv4 para o cluster.
Se você tiver especificado IPv4 e IPv6 como famílias de IP do cluster, o Kubernetes Engine criará uma faixa de IP do cluster de serviço IPv4 e uma faixa de IP do cluster de serviço IPv6 para o cluster.

Por padrão, novos serviços implantados em um cluster recebem um endereço IP da primeira faixa de IPs do cluster de serviço especificada para o cluster. No entanto, você pode usar o campo spec.ipFamilyPolicy no manifesto de serviço para especificar qual faixa de IPs do cluster de serviço é usada (IPv4 ou IPv6):

Defina ipFamilyPolicy: SingleStack para alocar endereços IP para o serviço na primeira faixa de IPs do cluster de serviço especificada para o cluster. Se o cluster tiver uma faixa de IPs do cluster de serviço IPv4 e uma faixa de IP do cluster de serviço IPv6, defina o campo spec.ipFamilies no manifesto de serviço se quiser especificar explicitamente qual faixa de IP do cluster de serviço usar.
Defina ipFamilyPolicy: PreferDualStack para alocar endereços IPv4 e IPv6 ao serviço se o serviço for implantado em um cluster com uma faixa de IPs de cluster de serviço IPv4 e IPv6. Defina o campo spec.ipFamilies no manifesto de serviço se quiser especificar explicitamente qual dos dois endereços IP usar como o endereço IP principal do serviço.

Caso contrário, se o serviço for implantado em um cluster que tenha apenas uma faixa de IPs de cluster de serviço, um endereço IP será alocado para o serviço dessa faixa de IPs de cluster de serviço.
Defina ipFamilyPolicy: RequireDualStack para alocar endereços IPv4 e IPv6 ao serviço se o serviço for implantado em um cluster com uma faixa de IPs de cluster de serviço IPv4 e IPv6. Defina o campo spec.ipFamilies no manifesto de serviço se quiser especificar explicitamente qual dos dois endereços IP usar como o endereço IP principal do serviço.

Caso contrário, se o cluster tiver apenas uma faixa de IPs de cluster de serviço, não implante o serviço.

A tabela mostra a interação entre a família de endereços IP do cluster, as definições de spec.ipFamilyPolicy e spec.ipFamilies no manifesto de serviços e a família de endereços IP da qual os endereços IP são alocados para o serviço. Observe que somente combinações válidas são mostradas.


Família de Endereços IP do Cluster	`ipFamilyPolicy` definido como:	`ipFamilies` definido como:	Endereços IP alocados de serviço desta família de endereços IP
IPv4	`SingleStack`	`IPv4`	IPv4
IPv4 e IPv6	`SingleStack`	`IPv4`	IPv4
IPv4 e IPv6	`SingleStack`	`IPv6`	IPv6
IPv4	`PreferDualStack`	`IPv4`	IPv4
IPv4 e IPv6	`PreferDualStack`	`IPv4`	IPv4
IPv4 e IPv6	`PreferDualStack`	`IPv6`	IPv6
IPv4 e IPv6	`PreferDualStack`	`IPv4,IPv6`	IPv4(principal) e IPv6
IPv4 e IPv6	`PreferDualStack`	`IPv6,IPv4`	IPv6(principal) e IPv4
IPv4 e IPv6	`RequireDualStack`	`IPv4,IPv6`	IPv4(principal) e IPv6
IPv4 e IPv6	`RequireDualStack`	`IPv6,IPv4`	IPv6(principal) e IPv4

Observe que os serviços do sistema kubernetes.default e kube-dns.kube, que são implantados automaticamente em cada cluster, recebem endereços IP que correspondem à família de IPs do cluster.